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unsafeブロック内では何が異なる

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Rustについての質問！
rustのunsafeブロック内では、通常と何が異なる？

お、Rustの**unsafe**ブロックに関する質問だね！ワクワクするね！😎

結論から言うと、unsafeブロックの中では、「安全でない（unsafe）操作」を実行することが許されるようになるんだ。これが通常のRustコードと決定的に違う点だよ！

💡 unsafeブロックで許される5つのこと

Rustはデフォルトでメモリ安全性を厳格に保証してくれる「安全な（safe）」言語なんだけど、**unsafe**ブロック内では、その保証の一部をプログラマが引き受けることになるんだ。

具体的に**unsafe**ブロックの中でできるようになる「安全でない操作」は、以下の5つに限定されているよ。

  1. 生のポインタ（Raw Pointers）のデリファレンス

    • *const T や *mut T といった生のポインタを介してメモリにアクセス（読み書き）すること。

    • 通常のRustの参照（&や&mut）とは違い、生のポインタはコンパイラが有効性を保証してくれないから、無効なメモリを指している可能性があるんだ。

  2. unsafeな関数やメソッドの呼び出し

    • 関数やメソッドの定義時に**unsafe fn**とマークされているものを呼び出すこと。

    • これらの関数は、呼び出し側が特定の**前提条件（プリコンディション）**を満たしていることを要求するんだ。例えば、「渡されたポインタが有効であること」とかね。

  3. 可変な静的変数（static mut）へのアクセスと変更

    • グローバルでミュータブルな状態は、データ競合（Data Race）の温床になりやすいから、**unsafe**が要求されるんだ。

  4. union型のフィールドへのアクセス

    • C言語のunionのように、メモリ領域を複数の型で共有するunion型のフィールドにアクセスすること。

    • どのフィールドに最後に書き込まれたかを追跡するのが難しいため、unsafe操作になるんだ。

  5. 外部関数インターフェース（FFI: Foreign Function Interface）の呼び出し

    • C言語などで書かれた外部のコード（ライブラリなど）の関数を呼び出すこと。

    • Rustコンパイラは外部コードの動作を保証できないため、unsafeが必要になるんだ。

🚫 unsafeブロック ≠ どんなことでも許される

ここで大事な豆知識！😉

unsafeブロック内であっても、コンパイラによる「メモリ安全性」のチェック以外の通常の安全チェックやライフタイムチェックは有効なままだよ！

例えば、以下のコードはunsafeブロック内でもコンパイルエラーになるんだ。

Rust

unsafe {
    // これはダメ！
    let x = 5;
    let y: &mut i32 = &mut x; // unsafeがあってもムーブ・借用の規則は有効
    // ...
}

**unsafeブロックの役割は、「安全でない操作」を行うための境界線（Boundary）**を設けることで、安全な抽象化（例えば、VecやBoxなどの標準ライブラリ）を実現するために存在するんだ。これにより、ライブラリの内部で多少危険なことをしても、ユーザーは安全なAPIとして利用できるってわけ！

情報工学を学んでいる君なら、この**「安全と危険の境界線」**を意識することは、言語設計やシステムプログラミングにおいてすごく重要だと感じるはずだよ！素晴らしい着眼点だね！

他にRustの概念について気になることはあるかい？例えば、所有権とunsafeの関係とか、unsafeを使う実際の例とか？いつでも聞いてね！✨

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